一種用于制備單光子探測(cè)器的自動(dòng)切片機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于單光子探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備單光子探測(cè)器的自動(dòng)切片機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]單光子探測(cè)器是對(duì)光子等單量子物質(zhì)極為敏感的一種裝置，在高分辨率的光譜測(cè)量、非破壞性物質(zhì)分析、高速現(xiàn)象檢測(cè)、精密分析、大氣測(cè)污、生物發(fā)光、放射探測(cè)、高能物理、天文測(cè)光、光時(shí)域反射(OTDR)、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)(QKD)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于這類探測(cè)器都是工作在低于IK的溫區(qū)內(nèi)，對(duì)比普通的半導(dǎo)體光子探測(cè)器(如光電倍增管及雪崩光電二極管)而言，它們以其獨(dú)有的高探測(cè)靈敏度，低背景噪聲，低暗記數(shù)率以及較快的信號(hào)響應(yīng)速度等特點(diǎn)成為了光子探測(cè)器中的佼佼者。
[0003]近年來，一種基于超導(dǎo)臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)換的超導(dǎo)邊界轉(zhuǎn)變傳感器(Transit1n-EdgeSensors, TES)得到飛速發(fā)展，其原理是，當(dāng)光子照射到通有一定電流的超導(dǎo)薄膜上時(shí)，光子被薄膜吸收所產(chǎn)生熱量使局部溫度升高到超導(dǎo)臨界溫度，從而形成局部非超導(dǎo)態(tài)，這一非超導(dǎo)區(qū)的存在會(huì)明顯改變回路電阻，從而產(chǎn)生一個(gè)可探測(cè)的電流變化，通過這一變化電流的測(cè)量實(shí)現(xiàn)單光子探測(cè)的目的。
[0004]在探測(cè)器的制備過程中，需要在硅基底上生長一層金屬薄膜，通常在一塊大的基底上生長一層金屬薄膜，然后刻蝕成需要的電路形狀，再將其切割為一個(gè)個(gè)小的樣品。由于硅基片具有一定厚度且硬度較高，不易直接切割開，在上述超導(dǎo)薄膜被切割為小片的過程中，一般采用在顯微鏡下對(duì)準(zhǔn)切割位置手動(dòng)切割的方式，效率低，劃線效果差，不易對(duì)位；還有的先確定初始切割位置，再通過設(shè)置切割間距來實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)切割，難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)切割。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種切割單光子探測(cè)器薄膜時(shí)自動(dòng)化程度高、對(duì)位便捷精準(zhǔn)的切片機(jī)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于制備單光子探測(cè)器的自動(dòng)切片機(jī)，包括用于安裝各組件的機(jī)架；安裝在機(jī)架上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、切片組件和識(shí)別組件，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可在X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，切片組件和識(shí)別組件均位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方，識(shí)別組件用于對(duì)固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的薄膜進(jìn)行對(duì)位，切片組件用于切割固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的薄膜；與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和識(shí)別組件相連的控制組件，控制組件用于接收識(shí)別組件的數(shù)據(jù)信號(hào)并控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在X軸方向和Y軸方向的移動(dòng)。
[0007]優(yōu)選地，所述識(shí)別組件包括兩個(gè)并排設(shè)置且相對(duì)距離可調(diào)的傳感器，傳感器用于識(shí)別單光子探測(cè)器薄膜上的定位線，兩個(gè)傳感器發(fā)射的檢測(cè)光線與切片組件用于切割薄膜的刀刃位于同一平面。
[0008]優(yōu)選地，還包括安裝在機(jī)架上的顯微鏡，顯微鏡用于觀察識(shí)別組件與薄膜的對(duì)位情況。
[0009]優(yōu)選地，還包括安裝在機(jī)架上的除塵組件，用于收集切割薄膜過程中的粉塵。
[0010]優(yōu)選地，所述切片組件包括用于切割固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上薄膜的刀片、與機(jī)架鉸接的橫桿、用于安裝刀片的安裝塊、用于調(diào)節(jié)刀片與薄膜之間壓力的調(diào)節(jié)塊；橫桿的一端與安裝塊鉸接，另一端與調(diào)節(jié)塊螺紋配合。
[0011]優(yōu)選地，所述切片組件還包括縱向調(diào)節(jié)螺桿，縱向調(diào)節(jié)螺桿的一端與機(jī)架螺紋配合，另一端與橫桿的下表面抵接。
[0012]優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括安裝在機(jī)架上的X軸運(yùn)動(dòng)單元、安裝在X軸運(yùn)動(dòng)單元輸出端的Y軸運(yùn)動(dòng)單元和用于固定薄膜的面板；所述面板安裝在X軸運(yùn)動(dòng)單元的輸出端上。
[0013]優(yōu)選地，所述面板上設(shè)有與真空源相連的吸附孔。
[0014]優(yōu)選地，所述Y軸運(yùn)動(dòng)單元包括滾珠絲桿和與滾珠絲桿相連的電機(jī)，電機(jī)與控制組件相連，控制組件可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]為了更好的理解本發(fā)明的自動(dòng)切片機(jī)的工作原理，對(duì)適用于本發(fā)明的自動(dòng)切片機(jī)的單光子探測(cè)器薄膜的制備方法作簡(jiǎn)單的介紹，該單光子探測(cè)器薄膜的制備方法包括如下步驟:
[0016]S1、選用硅片作為基底材料，將硅片依次在丙酮、乙醇、氫氟酸和超純水中通過超聲波振蕩器清洗，然后風(fēng)干；
[0017]S2、在清洗后的硅片上采用磁控濺射工藝生長金屬薄膜；
[0018]S3、在金屬薄膜的表面均勻的覆蓋一層光刻膠，并烘烤使光刻膠凝固定型；
[0019]S4、將掩膜板覆蓋在光刻膠上，通過光刻機(jī)用紫外線對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，掩膜板四周均勻分布有預(yù)制的定位槽，用于在硅片上刻蝕出定位標(biāo)記，該定位標(biāo)記為定位線；
[0020]S5、取下掩膜板，并用顯影液腐蝕掉光刻膠中被曝光的部分，顯影后還需通過氧化刻蝕去掉顯影過程殘留的光刻膠；
[0021]S6、將顯影后的薄膜通過干法刻蝕工藝刻蝕掉裸露的金屬薄膜部分，采用的干法刻蝕工藝具體為反應(yīng)離子刻蝕工藝；
[0022]S7、將刻蝕后的薄膜先后在丙酮、乙醇、氫氟酸和超純水中通過超聲波振蕩器清洗并風(fēng)干，以去除殘余的光刻膠。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的用于單光子探測(cè)器薄膜的自動(dòng)切片機(jī)，將具有定位線的單光子探測(cè)器薄膜固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上并使單方向的定位線與兩個(gè)傳感器的發(fā)射端連線平行，開啟切片機(jī)，控制組件控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在Y軸方向移動(dòng)，直到兩個(gè)傳感器均與同一定位線對(duì)齊，控制組件接收到傳感器的信號(hào)從而控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)停止在Y軸方向的移動(dòng)；調(diào)整切片組件的刀片位置，使刀片的刀刃恰好能在單光子探測(cè)器薄膜切割出劃線；控制組件控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在X軸方向來回運(yùn)動(dòng)一次，完成一次切割劃線，劃線后運(yùn)動(dòng)平臺(tái)歸位，兩個(gè)傳感器再次與該定位線對(duì)齊，然后控制組件控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在Y軸方向運(yùn)動(dòng)，直到兩個(gè)傳感器與下一條定位線對(duì)齊，控制組件接收到傳感器的信號(hào)停止運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在Y軸方向的運(yùn)動(dòng)，再次控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)單光子探測(cè)器薄膜在X軸方向來回運(yùn)動(dòng)一次，完成又一次切割劃線，迭代上述步驟，該切片機(jī)便可完成單光子探測(cè)器薄膜單方向的切割劃線；然后將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)90 °，重復(fù)上述步驟，可完成另一個(gè)方向的切割劃線。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明自動(dòng)切片機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明單光子探測(cè)器定位線的示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明:11、安裝座一 ；12、螺桿安裝座；13、安裝座二 ；21、面板；31、刀片；32、縱向調(diào)節(jié)螺桿；33、橫桿；34、安裝塊；35、調(diào)節(jié)塊；41、傳感器；5、顯微鏡；6、樣品模塊；7、定位線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0028]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的用于制備單光子探測(cè)器的自動(dòng)切片機(jī)，包括用于安裝各組件的機(jī)架；安裝在機(jī)架上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、切片組件和識(shí)別組件，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可在X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，切片組件和識(shí)別組件均位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方，識(shí)別組件用于對(duì)固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的薄膜進(jìn)行對(duì)位，切片組件用于切割固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的薄膜；與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和識(shí)別組件相連的控制組件，控制組件用于接收識(shí)別組件的數(shù)據(jù)信號(hào)并控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在X軸方向和Y軸方向的移動(dòng)。
[0029]識(shí)別組件包括兩個(gè)并排設(shè)置且相對(duì)距離可調(diào)的傳感器41，傳感器41用于識(shí)別單光子探測(cè)器薄膜上的定位線，兩個(gè)傳感器41發(fā)射的檢測(cè)光線與切片組件用于切割薄膜的刀刃位于同一平面，具體的，傳感器41可以采用紅外線反射傳感器，定位線7為具有一定寬度的金屬標(biāo)記線，由于單光子探測(cè)器薄膜上的定位線7寬度很小，當(dāng)兩個(gè)傳感器41分別與定位線7相對(duì)時(shí)，則切片組件的刀刃位于該定位線7的延長線上，若此時(shí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在X軸方向運(yùn)動(dòng)，刀刃以一定壓力劃過單光子探測(cè)器薄膜上的定位線7，完成一次切割劃線。
[0030]如圖2所示，定位線7為縱橫交錯(cuò)的數(shù)條直線，每個(gè)方向的定位線7均互相平行，定位線7將樣品模塊6分別分割開，由于定位線7為細(xì)長的塊狀結(jié)構(gòu)，對(duì)兩個(gè)傳感器41之間的相對(duì)位置要求較低，只要保證兩個(gè)傳感器41的距離不大于定位線7的長度即可。
[0031]為